科技成果——超音速火焰喷涂技术

科技成果——超音速火焰喷涂技术成果简介
随着现代工业的高速发展，对各种机械设备的表面性能要求越来越高。

很多机械零部件往往因为表面局部的损坏而导致整个零件失效乃至报废。

摩擦会导致大量机械能的损耗，并且磨损是机械零件失效的一个很重要的原因。

据统计，工业化国家有30%的能源消耗于摩擦。

对于一个高度工业化的国家，每年因摩擦磨损造成的经济损失几乎占到国民经济年产总值的1-2%。

因此为了提高机械零件的可靠性，延长其使用寿命，国内外都在提高零件表面性能方面进行了大量的研究和探索。

表面工程是经表面预处理后，通过表面涂覆，表面改性或者多种表面技术复合处理，改变固体金属表面或者非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况，从而获得所需要表面性能的系统工程。

表面工程的最大优势在于可以用多种方法制备出优于基体材料性能的表面功能薄层。

技术原理
超音速火焰喷涂是利用丙烷，丙烯等碳氢系燃气或氢气与高压氧气在燃烧室内，或者在特殊的喷嘴中燃烧产生的高温、高速燃烧焰流，燃烧焰流速度可达五马赫（1500m/s）以上，将粉末送进该火焰，可以将喷涂粒子加热至熔化或半熔化状态，并加速到高达300-500m/s 的速度，甚至更高的速度，从而获得高结合强度、致密的高质量的涂层。

（1）超音速火焰喷涂系统特点
1、焰流速度达到2000m/s，火焰功率100kW；
2、径向送粉和轴向送粉一体化设计；
3、自动化程度高，稳定性能可靠；
4、对冷却水压力实行实时监控，安全可靠；
5、直接用丙烷点火，不用外加氢气；
6、燃料气可为丙烷或丙烯等燃气，压力为当前国际同类设备一半。

（2）所制备WC-12Co涂层特点
涂层致密、涂层的孔隙率低于1%。

由于涂层内部应力为压应力，涂层厚度可达五毫米以上。

技术水平
100千瓦级TJ-9100型HVA/OF超音速火焰喷涂系统由热喷涂实验室开发研制，是拥有独立“自主知识产权”的新一代热喷涂技术。

适用于喷涂制备耐磨损高硬度WC-Co、Cr3C2-NiCr硬质合金涂层和耐腐蚀、耐高温氧化性能优越的镍基自熔合金涂层。

应用前景
热喷涂技术是近年来表面工程中发展十分迅速的一门技术，在表面工程的领域占有非常重要的地位。

热喷涂技术在提高零件表面性能，延长零件使用寿命和降低维修成本和节约资源等方面有重要的作用。

与常规火焰喷涂不同的是本系统采用特殊设计的燃烧室和喷嘴，驱动大流量的燃料并用高压氧气助燃，从而获得了极高速度的燃烧焰
流。

由于喷涂颗粒以超音速飞行而撞击到工件表面，因此涂层结合强度、致密度和硬度均非常高。

适用范围
造纸印刷、石油机械、水轮机组、钢铁冶金、电站锅炉等领域。